Đang tải... (xem toàn văn)
tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải luộc gỗ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI LUỘC GỖ 4.1.CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ: Lưu lượng ngày trung bình : Q ng tb = 200 m 3 /ngày. Lưu lượng giờ trung bình : Q h tb = 8,33 m 3 /ngày. Lưu lượng giờ lớn nhất: Q h max = 25m 3 /h. Lưu lượng giây lớn nhất : q s max = 0,007m 3 /s. Cơ sở sản xuất làm việc 8h/24h nên lưu lượng bơm là: 200 25 8 8 ng tb b Q Q = = = m 3 /h. - Nước thải trước xử lý : pH : 4,34 – 8,83 SS :250 mg/l BOD 5 : 1500 mg/l COD : 4000 mg/l Lignin : 600 mg/l N tổng : 80 mg/l - Nước thải sau xử lý: Đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-1995 (B) - SVTH: LÊ MINH HIẾU 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC 4.2. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 4.2.1.Song chắn rác Nhiệm vụ Song chắn rác có nhiệm vụ tách các loại rác và tạp chất thô có kích thước lớn trong nước thải trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý phía sau. Việc sử dụng song chắn rác trong các công trình xử lý nước thải giúp tránh được các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mương dẫn và gây hỏng hóc bơm. Tính toán - Lưu lượng nước thải vận chuyển qua song chắn rác q tb s = 0,0023 (m 3 /s) - Chọn các thông số thuỷ lực của mương đặt song chắn rác theo [1]: • Lưu lượng q max s = 0,007 m 3 /s. • Độ dốc i = 0,008. • Chiều ngang B = 0,3m. • Vận tốc nước chảy qua song chắn V max = 0,7 m/s. • Độ đầy (chiều cao ngập nước) h = 0,03 m. - Số khe hở của song chắn rác : 875,2105,1. 7,0.03,0.016,0 007,0 . max max === o s k Vhb q n ≈ 22 khe Trong đó: • q max s : Lưu lượng lớn nhất giây q max s = 0,007 m 3 /s • b : Khoảng cách giữa các khe hở, b =16-25mm, chọn b = 16mm = 0,016 m [1]. • h : Chiều sâu lớp nước qua song chắn được lấy bằng chiều sâu lớp nước trong mương dẫn h 1 = 0,03 m . Chọn h = 0,03 m SVTH: LÊ MINH HIẾU 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC • V max : Vận tốc nước chảy qua song chắn V max = 0,7 – 1,0 m/s [1]. Chọn V max = 0,7 m/s. • K 0 : Hệ số tính đến mức độ cản trở dòng chảy do hệ thống cản rác. Chọn K 0 = 1,05. Chọn n = 22 khe hở. - Chiều rộng của song chắn rác B s = S × (n –1) + b × n Trong đó: • S : Chiều dày song chắn, chọn S = 0,008 m. • n : Số khe hở của song chắn rác n = 22 khe • b : Khoảng cách giữa các khe hở b = 16 mm = 0,016 m B s = 0,008 × (22 –1) + 0,016 × 22 = 0,52 (m) Chọn B s = 0,6 m. - Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn, ứng với lưu lượng nước thải q = 0,007 m 3 /s. Vận tốc này không được nhỏ hơn 0,4 m/s [1]. 47,0 03,0.5,0 007,0 max === xhB q V s s kt (m/s) > 0,4 (m/s) - Tổn thất áp lực qua song chắn: h s = K g V × × × 2 2 max ξ 2 81,92 7,0 832,0 2 × × × = 0,042 (m) < 0,15 (m) Trong đó: • V max : Tốc độ chuyển động của nước thải trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất V max = 0,7 m/s. • K : Hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. SVTH: LÊ MINH HIẾU 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC K = 2 – 3. Chọn K = 2. • ξ : Hệ số sức cản cục bộ của song chắn ξ = 4 3 sin S b β α × × ÷ = 0 3 4 60sin 016,0 008,0 42,2 × × = 0,832 Trong đó: oβ : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác , phụ thuộc vào hình dạng, tiết diện của thanh. Chọn tiết diện chữ nhật, khi đó β = 2,42 [1]. oα : Góc nghiêng đặt song chắn so với phương ngang α = 60 0 . - Chiều dài ngăn mở rộng trước song chắn: 41,0 20.2 3,06,0 202 1 = − = − = oo s tgxtg BB l (m) Trong đó: • φ : góc mở rộng của buồng đặt song chắn rác. Chọn φ =20 o . • B : chiều rộng của mương dẫn nước thải vào. Chọn B = 0,3 m. - Chiều dài ngăn đoạn thu hẹp sau song chắn l 2 = 0,5.l 1 = 0,5.0,41 = 0,205(m) - Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác L = l 1 + l 2 + l s = 0,41 + 0,205 + 0,3 = 0,915(m) Chọn L = 1m. Trong đó: • l s : khoảng cách giữa phần thu hẹp và phần mở rộng của dòng chảy ở trước và sau song chắn, l s = 0,3m. - Chiều sâu xây dựng mương đặt song chắn rác : SVTH: LÊ MINH HIẾU 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC H = h 1 + h s + h bv = 0,03 + 0,042 + 0,3 = 0,372 m. Trong đó : • h 1 : chiều sâu lớp nước qua song chắn, h 1 = 0,03m • h s : tổn thất áp lực của song chắn , h s = 0,021m • h bv : chiều sâu bảo vệ, chọn h bv = 0,3m. Chọn H = 0,4m. - Hàm lượng SS và BOD5,COD của nước thải sau khi qua song chắn rác giảm 5%. Hàm lượng cặn lơ lửng (SS) còn lại: SS = 250.(1 – 0,05) = 237.5 mg/l - Hàm lượng BOD 5 còn lại : BOD 5 = 1500.(1 – 0,05) = 1425 mg/l - Hàm lượng COD còn lại : COD =4000.(1 – 0,05) = 3800 mg/l B s h B k L 1 L 3 L 2 Hình 4.1. Sơ đồ lắp đặt song chắn rác. Bảng 4.1. Tóm tắt kết quả tính toán song chắn rác STT Tên thông số Đơn vò Số liệu thiết kế SVTH: LÊ MINH HIẾU 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC 1 Số khe hở khe 22 2 Khoảng cách giữa các khe m 0,016 3 Chiều rộng song chắn m 0,6 4 Chiều dài mương đặt song chắn m 1 5 Chiều sâu mương đặt song chắn m 0,4 6 Tổn thất áp lực qua song chắn m 0,042 4.2.2.Bể gom Nhiệm vụ Bể gom là nơi tập trung nước thải từ các nhà máy, có nhiệm vụ kiểm soát dòng chảy. Giúp các công trình đơn vò phía sau không phải thiết kế âm sau trong đất và bảo đảm lưu lượng tối thiểu cho bơm hoạt động. Tính toán Thời gian lưu nước : t = 10 ÷ 30 phút. Chọn t = 30 phút = 0,5 h Thể tích hố thu nước thải theo giờ lớn nhất V = Q max h × t = 25 × 0,5 = 12.5 m 3 - Chọn chiều dài hố thu là L = 2,5 m - Chọn chiều rộng hố thu là B = 1,5 m - Chiều cao hữu ích của hố thu là h 1 = BL V × = 10,38 2,5 1,5× = 3.3m - Chiều cao bảo vệ h bv = 0,5 m - Chiều cao tổng cộng là H = h 1 + h bv = 3 + 0,5 = 3,5m Tính toán lựa chọn bơm: SVTH: LÊ MINH HIẾU 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Bề thu gom gồm hai bơm chìm, hoạt động luân phiên. Lư u lượng: Q = 25m 3 /h Áp lực của bơm cần để chọn tại bể điều hòa: H = H h + H t + H d H h : Chiều cao hình học bơm nước, H h = 3,5 m H t : Tổn thất áp lực trong trạm bơm, H t = 2 m H d : Tổn thất dọc đường, H d = 1 – 3 m H = 7m Công suất của bơm là: η ρ xx xgQxHx N 10003600 = Trong đó: ρ : Khối lượng riêng của nước thải, lấy ρ = 1000kg/ m 3 η :Hiệu xuất của bơm, ( ) 9,07,0 ÷∈ η Chọn η = 0,7. kW xx xxx N 68,0 7,010003600 81,91000725 == Chọn bơm ly tâm có công suất 1 HP Vậy chọn 2 bơm chìm có công suất 2HP, cột áp 10mH 2 O, 3 phase 380V hoạt động luân phiên để bơm nước lên bể vớt dầu. Nguyên tắc hoạt động: Khi mực nước trong bể cao hơn ngưỡng mực nước lớn nhất thì bơm hoạt động, còn khi nước ở dưới ngưỡng nhỏ nhất thì bơm không hoạt động. Chọn ống dẫn bơm nước từ bể thu gom sang bể điều hòa ống PVC φ 114 Bảng 4.2: Các thông thiết kế hố thu gom nước thải tập trung SVTH: LÊ MINH HIẾU 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vò 1 Diện tích hố thu nước tập trung 3,75 m2 2 Thể tích hố thu nước tập trung 12.5 m 3 3 Chiều dài hố thu nứơc tập trung 2,5 m 4 Chiều rộng hố thu nước tập trung 1,5 m 5 Chiều cao hố thu nước tập trung 3,5 m 6 Thời gian lưu nước 30 phút 4.2.3 Bể vớt dầu Nhiệm vụ Vớt các váng dầu nổi trên bề mặt nước thải luộc gỗ. Tính toán Chọn thời gian lưu nước trong bể là 1giờ V = Q tb h × t = 8.33 × 1= 8.33( m 3 ) - Chọn chiều cao làm việc H =2,5 m - Chiều cao bảo vệ h bv = 0.2 m Diện tích bể 210 5,2 25 m H V F === - Chiều dài bể L = 6 m - Chiều rộng bể L = 1,7 m Chia bể làm 3 buồng bằng các vách ngăn hướng dòng theo phương thẳng đứng. Ngăn 1 Chiều dài L 1 = 2 m, ngăn này có chức năng giữ lại các hạt dầu còn lại sau khi qua ngăn 1. Ngăn 2 SVTH: LÊ MINH HIẾU 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Chiều dài L 2 = 2 m, ngăn này có chức năng giữ lại các hạt dầu còn lại sau khi qua ngăn 1. Ngăn 3 Chiều dài L 3 = 2m. Nước qua hai ngăn đầu vào ngăn 3 và được chuyển đến bể điều hòa. Thể tích bể sau khi chọn lại kích thước V = 6 × 1,7 × 2 = 20,4 (m 3 ) Chọn mực nước thấp nhất trong bể là 0,5 m Thể tích cần thiết của bể V ct = 0,5 × 10 + 20,4 = 25,4(m 3 ) Mực nước cao nhất trong bể m F h ct 5,2 10 4,25 V === Bảng 4.3: các thông số thiết kế bể vớt dầu STT Tên thông số Ký hiệu Kích thước Đơn vò 1 Chiều dài bể L 6 m 2 Chiều rộng bể B 1,7 m 3 Chiều cao bể H 3,5 m 4 Thể tích bể V 26 m 3 SVTH: LÊ MINH HIẾU 49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC 5 Mực nước thấp nhất 0,5 m 6 Mực nước cao nhất trong bể 2,5 m 4.2.4. Bể điều hòa Nhiệm vụ Xây dựng bể điều hòa để điều hòa về lưu lượng và tải lượng ô nhiễm nhằm kiểm soát và giảm thiểu sự dao động về tính chất nước thải, tạo điều kiện tối ưu cho các công trình xử lí phía sau., nồng độ và nhiệt độ, tạo điều kiện tối ưu cho các quy trình xử lý về sau. Trong bể có tiến hành sục khí để xáo trộn đều nước thải và tránh sự lắng của các chất bẩn xảy ra trong bể, cung cấp ôxy vào nước thải nhằm tránh sinh mùi hôi thối tại đây và làm giảm khoảng 20 -30% hàm lượng COD, BOD có trong nước thải. Việc sử dụng bể điều hòa trong quá trình xử lý mang lại một số thuận lợi sau: •Ổn đònh lưu lượng và nồng độ các chất đi vào công trình xử lý sinh học. Tăng cường hiệu quả xử lý nước thải của công trình xử lý sinh học phía sau, như giảm thiểu hoặc loại bỏ hiện tượng gây sốc do tăng tải trọng đột ngột, pha loãng các chất gây ức chế cho quá trình xử lý sinh học, ổn đònh pH của nước thải mà không cần tiêu tốn nhiều hóa chất. •Giúp cho nước thải cấp vào các bể sinh học được liên tục trong thời gian không có nước thải đổ về trạm xử lý. •Nâng cao hiệu quả lắng cặn ở các bể lắng vì duy trì được tải trọng chất rắn vào các bể lắng là không đổi. Tính toán Chọn thời gian lưu nước trong bể là: t = 4h. - Thể tích cần thiết của bể là: .60425max, 3 mxhxtQV ct === - Kích thước của bể điều hòa được thiết kế như sau: SVTH: LÊ MINH HIẾU 50 [...]... trong nước thải luộc gỗ Tính toán Chọn thời gian lưu nước trong bể là: t = 2h Vậy thể tích cần thiết của bể là: Vct=Qhtbxt=8.33x2=16 (m3) Chọn kích thước bể là:2x2x3,5m Chọn chiều cao bảo vệ là: 0.3m Chiều cao xây dựng của bể là:H=3,5+0.3=3,8m Kích thước xây dựng của bể là: 2x2x3,8=15.5m3 Tính toán thiết bò khuấy trộn Dùng máy khuấy chân vòt ba cánh, nghiêng góc 45°C hướng lên trên để đưa nước từ... × 1000 g m Mtươi = 42,12 kg/ngày Giả sử cặn tươi của nước thải luộc gỗ có hàm lượng cặn 5%(độ ẩm 95%), và khối lượng riêng cặn tươi 1053 kg/m3 - Lưu lượng cặn tươi cần phải xử lý: SVTH: LÊ MINH HIẾU 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC M tuoi Qtươi = 0,05 ×1053 = 42,12 52,56 =0,8 m3/ngày Chọn lượng cặn cần xử lý 5m3/ngày Hiệu quả xử lý: - Hàm lượng SS và BOD5 sau khi ra khỏi bể lắng 1... quá trình xử lý sinh trưởng bám dính, các loài vi sinh vật sống bám dính lên giá thể polyme tạo thành lớp màng vi sinh, lớp màng vi sinh này tập hợp thành quần thể sống trên đó Chất hữu cơ sẽ được xử lý bởi các vi sinh vật hiếu khí bám trên bề mặt polyme với mật độ cao Quá trình lọc sinh học hiếu khí với giá thể vật liệu polyme có hiệu quả xử lý rất cao Hiệu quả xử lý COD từ 80 – 85% Tính toán: Vậy thể... 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Tính đường ống dẫn nước vào và ra khỏi bể : Chọn vận tốc nước thải trong ống V = 0,3 – 0,7m/s Chọn V = 0,4m/s, Lưu lượng nước thải Q = 200m3/ngày = 0,0023m3/s Đường kính ống dẫn nước: D= 4 xQ πxV = 4 x 0,0023 = 0,085( m) 0,4 x3,14 100 mm Chọn ống nhựa PVC có đường kính φ Bảng 4.8: Thông số thiết kế bể lọc sinh học hiếu khí STT 1 2 3 4 5 6 Thông số... s n= = = 28,5 ≈ 29 răng q 8.10−5 m3 / s Tính toán đường ống dẫn nước Vận tốc nước chảy trong đường ống dao động từ 1 - 2 (m/s)[2] Nước thải được bơm từ bể điều hoà sang bể lắng 1 Chọn vong = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn nước vào: - D= s 4 × Qtb = π ×v 4 × 0,0023m 3 / s = 0,044(m) ≈ (44)mm (m) 3,14 ×1,5m / s Chọn ống sắt tráng kẽm có đường kính Þ 49 Tính toán ống dẫn bùn, bơm bùn - Đường kính ống... 4.2.11.Bể trung hòa Nhiệm vụ Nước thải sau giai đoạn oxy hóa có pH khoảng 3.5 - 5, cần thiết phải trung hoà để nâng pH đạt giá trò thích hợp (pH = 6 – 7,5) dể thải vào nguồn tiếp nhận Quá trình trung hoà được thực hiện bằng dung dòch NaOH 32%, pH sau trung hoà tăng lên khoảng 7, được thải ra nguồn tiếp nhận Tính toán Xác đònh kích thước bể trung hoà Chọn thời gian lưu nước trong bể trung hòa từ 5... =600.(1-0.35)=390 mg/l Bảng 4.7 Tóm tắt kết quả tính toán bể lắng 1 Thông số Đơn vò Giá trò Đướng kính bể lắng m 3.2 Chiều cao công tác m 3 Chiều cao tổng cộng m 5,5 Thể tích công tác của bể m3 9 Đường kính ống trung tâm m 0,38 Thời gian lưu nước h 2 Thể tích xây dựng m3 76 4.2.7.Bể chứa 2 Nhiệm vụ Bể chứa nước thải từ bể lắng 1 sang Bể trung gian luôn có nước để bơm vào bể lọc sinh học hiếu khí SVTH:... cánh phẳng 6.3 Tua bin 6 cánh cong 4.8 4.2.5.2.Bể tạo bông Tính toán Chọn thời gian lưu nước trong bể: t=10phút=0,17h Thể tích cần thiết của bể là: Vct= Qmaxh x t = 25x0,17=4 m3 Chọn kích thước bể là:1,4x1,4x2m Chọn chiều cao bảo vệ là: 0.3m Chiều cao xây dựng của bể là:H=2+0.3=2,3m Kích thước xây dựng của bể là: 1,4x1,4x2,3=4,5m3 Tính toán thiết bò khuấy trộn SVTH: LÊ MINH HIẾU 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP... công trình tiếp theo là bể lọc sinh học hiếu khí Tính toán SVTH: LÊ MINH HIẾU 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Chọn bể lắng đứng, có mặt bằng hình tròn Các thông số thiết kế bể lắng đứng thể hiện trong bảng sau: Bảng 4.6 Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng 1 [2] Thông số Đơn vò Giá trò Dao động Đặc trưng 2,0 Thời gian lưu nước giờ 1,5-2,5 Tải trọng bề mặt m3/m2.ngày 10-15... Thông số Số đơn nguyên bể hiếu khí Kích thước L x B x H Diện tích bề mặt vật liệu lọc Thời gian lưu nước Hiệu suất xử lý (COD) Máy thổi khí, 6 HP Gíùa trò Đơn vò 2 Đơn nguyên 3x 3.7 x 4,8 mxmxm 200 M2/m3 12 85 2 h % Bộ 4.2.9.Bể chứa 3 Tính toán Chọn thời gian lưu nước trong bể chứa 3 là: t=3h Thể tích cần thiết của bể là: Vct=Qhtb x t =8.33 x 3 = 25(m3) Chọn kích thước bể là: 2,5x2,5x4(m) Chọn chiều cao . song chắn l 2 = 0,5.l 1 = 0,5.0 ,41 = 0,205(m) - Chiều dài xây dựng của mương đặt song chắn rác L = l 1 + l 2 + l s = 0 ,41 + 0,205 + 0,3 = 0,915(m) Chọn. lắng: F = F 1 + f tt = 13.3 + 0,115 = 13 .415 m 2 . - Đường kính bể lắng được xác đònh bằng công thức: - .2.4 14,3 415 ,1344 m F D = × = × = π Chọn đường kính
